薄壁零件加工工艺研究

刘建炜，王祥桢，邓锦杰

(阳江职业技术学院 机电系，广东 阳江 529500)

0 引言

薄壁零件是一种结构特殊、在工程领域应用广泛的零件。由于存在某个方向上尺寸极小，此类零件的加工难度大，易变形，精度难以保证，一般需要使用特别的加工工艺或者工装夹具。本文以某电气设备中支护件加工为例，研究薄壁零件的加工工艺。

1 零件结构分析

图1为某电气设备中的支护件零件图，材质为铝。该零件为典型的薄壁零件，两翼的支腿部分高度为30 mm，壁厚最薄处为1 mm，最厚处为2 mm；两腿连接的大板部分尺寸较大，壁厚为2 mm，在竖直和水平两个方向都存在薄壁部分，零件的可装夹性较差。加工的难点有：两个支腿相互间的尺寸控制；支腿部位1 mm处的尺寸精度控制；保证大板的表面粗糙度。

图1 支护件零件图

2 加工工艺分析和对策

根据上述分析，知道该零件在两个方向上有薄壁，且每个方向都有一定的尺寸精度要求，设计加工顺序如下：先加工两翼的支腿，再采用夹具装夹支腿防止变形，然后加工剩余的大板面。

腿部部分薄壁的加工中采用余量支撑法，对余量进行两侧交错式去除。这样两侧互为支撑，从而在去除余量的同时保证零件的刚度，减少变形。

加工完两腿以后的零件装夹位置受限，为此设计一夹具完成装夹。结合零件形状以及特性，可以使用侧壁作为装夹面。加工时可以在接近到厚度尺寸时降低切削用量，减小切削力，以防止零件变形和影响装夹，也可以在不影响尺寸精度和性能要求的基础上，适当留出1 mm～2 mm的工艺台余量，后续再去除。

工装夹具由夹具体和两个紧固螺栓组成。装夹时将零件放入夹具体中，腿部落入夹具体留出的槽体中，再使用紧固螺栓顶死零件侧面，从而夹紧零件。由于夹具体槽的深度稍小于零件的厚度，这样就可以把壁厚加工出来，留下的夹紧工艺台后续再去除。夹具装夹示意图如图2所示。

图2 夹具装夹示意图

3 零件加工

(1)平口钳装夹零件加工两腿。采用型腔铣方式进行粗加工侧面，留余量5 mm，然后分层交错加工剩余的余量，再半精加工，最后进行精加工。

(2)夹具装夹零件加工平板薄壁。锁紧工件后采用型腔铣分层加工，留底面余量0.1 mm，再进行精加工。这次装夹中X、Y向基准采用试切法，Z向是需要进行进度控制的方向，X、Y水平方向只需要保证去除余量，且不同夹具干涉即可。此次加工只需保证Z向精度，可使用夹具体上表面作为基准从而保证壁厚。

加工出的支护件如图3所示，通过两次装夹分别采用平口钳和设计的夹具可以控制变形，以保证加工的尺寸。平口钳装夹加工中使用余量增加刚度，并交错去除余量，可以较好地保证零件刚度，减少变形。而平板薄壁位置的加工通过夹具保证对平板的支撑，并通过夹具夹紧侧壁，避免了竖直方向的变形，可以保证平板位置薄壁的精度。该零件具有典型性，可以为薄壁类零件的加工提供有力的参考。

图3 支护件成品

4 结语

薄壁件的特殊性，使得对于它的加工难度增加。通过采用特殊的方法和装夹夹具，可以很好地改善加工中由于切削力导致的变形和精度问题。这个支护零件中采用了余量支撑方法和巧妙的夹具装夹方式，完成了薄壁零件的加工。该方法具有典型性，也可以在其他薄壁型零件上加以应用。